Principio di funzionamento di base dell'alimentazione lineare
Come accennato in precedenza, gli alimentatori si dividono in due categorie, alimentatori lineari e alimentatori switching. Sebbene gli alimentatori a commutazione siano più complicati degli alimentatori lineari, i loro principi di funzionamento di base sono gli stessi. In effetti, sono tutti feedback negativi a circuito chiuso. La funzione effettiva del feedback negativo è stabilizzare la tensione di uscita.
Gli alimentatori lineari sono gli alimentatori step-down di cui abbiamo parlato in precedenza, ovvero la tensione di uscita è inferiore alla tensione di ingresso dell'alimentatore.
Esistono anche due tipi di alimentatori lineari: parallelo e serie. L'unità di regolazione della tensione dell'alimentatore parallelo è collegata in parallelo al carico e il tubo del regolatore di tensione collegato in parallelo al carico devia la corrente di carico per mantenere stabile la tensione di carico quando la tensione di ingresso o la corrente di carico cambiano.
L'alimentatore in serie è più efficiente dell'alimentatore in parallelo e la sua unità di regolazione della tensione utilizza dispositivi attivi da collegare in serie tra l'alimentatore in ingresso e il carico.
L'unità di regolazione in serie funziona in modalità lineare, il che significa che l'unità di regolazione non è progettata per essere in una modalità di lavoro completamente inserita o completamente spenta, ma in una modalità di lavoro "parzialmente attiva". L'anello di feedback negativo determina il grado di conduzione dell'unità di regolazione per mantenere la stabilità della tensione di uscita.
Il dispositivo centrale del circuito di feedback negativo è un amplificatore operazionale ad alto guadagno. Di solito lo chiamiamo amplificatore di errore di tensione, che è il dispositivo di regolazione della tensione nella figura sopra. La sua funzione è quella di confrontare continuamente la tensione di uscita con una tensione di riferimento stabile. , quando l'uscita ha solo pochi errori di millivolt, l'uscita può essere regolata modificando la tensione di conduzione dell'unità di regolazione della serie. Il riferimento di tensione stabile è collegato al terminale di ingresso positivo dell'amplificatore operazionale. La tensione di uscita divisa è vicina al riferimento di tensione e collegata al terminale di ingresso negativo dell'amplificatore operazionale. Quando la tensione di uscita è stabile, la tensione di uscita divisa è uguale alla tensione di riferimento.
Il guadagno dell'amplificatore di errore di tensione è quello di amplificare molte volte la differenza tra il riferimento di tensione e la tensione di uscita e la tensione di errore amplificata controlla direttamente la resistenza nello stato attivo dell'unità di regolazione in serie per mantenere la tensione di uscita nominale. Se il carico aumenta, la tensione di uscita diminuirà, quindi l'uscita dell'amplificatore aumenterà, consentendo a più corrente di fluire verso il carico; allo stesso modo, se il carico diminuisce, la tensione di uscita aumenterà e l'uscita dell'amplificatore consentirà alla cella passante di fluire al diminuire della corrente di carico.
La velocità di risposta dell'amplificatore di errore di tensione alle variazioni di uscita e la precisione di controllo della tensione di uscita dipendono dal progetto di compensazione del feedback dell'amplificatore di errore. La dimensione della compensazione del feedback negativo è determinata dal resistore divisore di tensione e dalla resistenza tra il terminale di ingresso negativo e il terminale di ingresso dell'amplificatore dell'errore di tensione. Determina la dimensione del guadagno CC e la precisione della tensione di uscita e determina anche il guadagno e la larghezza di banda dell'amplificatore alle alte frequenze, ovvero il tempo di risposta o il tempo di risposta transitorio per caricare le modifiche.
Il processo di funzionamento di un alimentatore lineare è molto semplice, ovvero utilizzare il feedback negativo della tensione per stabilizzare la tensione di uscita dell'alimentatore.
